動(dòng)力市場(chǎng) 誰(shuí)領(lǐng)風(fēng)騷

魏君

盡管近年來(lái)，商用飛機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)格局已經(jīng)發(fā)生了新的變化，但在航空動(dòng)力市場(chǎng)，由于飛機(jī)需求量持續(xù)增長(zhǎng)，行業(yè)仍舊處于前所未有的行情高漲時(shí)代。僅在今年舉行的巴黎航展上，發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭GE就在短短的一周時(shí)間內(nèi)斬獲了創(chuàng)紀(jì)錄的550億美元訂單，其中不僅包括大賣的LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)，還有其正在研發(fā)中的全球最大的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)訂單。

當(dāng)然面對(duì)利潤(rùn)豐厚的市場(chǎng)，也有新的制造商想進(jìn)入這一領(lǐng)域，分得一杯羹。其中，俄羅斯的表現(xiàn)最為搶眼，在經(jīng)歷了多輪重磅改革之后，其商用飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的研制都取得了顯著的成績(jī)。但由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入門檻極高，因此短期內(nèi)寡頭壟斷的局面很難發(fā)生改變。

階梯式布局

相比民用飛機(jī)制造業(yè)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的研制周期更長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)也更大，因此在過(guò)去百年的發(fā)展歷程中，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈中的相關(guān)企業(yè)相互配合及滲透，已經(jīng)形成了一個(gè)金字塔式的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。這些金字塔中的企業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，在積累了大量的研制數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，也牢牢掌握了行業(yè)的話語(yǔ)權(quán)。

其中，GE和羅羅幾乎壟斷了寬體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)，普惠和CFM國(guó)際公司則占據(jù)了窄體客機(jī)市場(chǎng)的江山。可以說(shuō)，這四家企業(yè)當(dāng)之無(wú)愧位于行業(yè)金字塔的頂層。根據(jù)《飛行國(guó)際》的統(tǒng)計(jì)，2018年全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)存量市場(chǎng)規(guī)模為52107臺(tái)，較2016年的48609臺(tái)新增3498臺(tái)。其中，CFM國(guó)際公司22934臺(tái)、GE公司11718臺(tái)、IAE公司6118臺(tái)、羅羅公司5920臺(tái)和普惠公司3466臺(tái)。

從這幾家企業(yè)的發(fā)展歷程來(lái)看，GE、羅羅和普惠的航空發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)務(wù)都開始于第二次世界大戰(zhàn)之前，相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)在戰(zhàn)爭(zhēng)中獲得了充分的驗(yàn)證與提升。之后，為了拓展民用市場(chǎng)和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，這三家企業(yè)一方面主導(dǎo)進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)，另一方面開始強(qiáng)強(qiáng)合作成立合資企業(yè)。其中，CFM國(guó)際公司、國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司（IAE）和發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)盟公司（EA）知名度最高。從總體來(lái)看，這六家企業(yè)都具備獨(dú)立研制大型民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的能力，并且都掌握著民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的諸多核心技術(shù)，其中包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造加工、總裝集成等。隨著市場(chǎng)份額的不斷增大，以及發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的特殊性，他們不僅壟斷了各細(xì)分市場(chǎng)的產(chǎn)品，也壟斷了利潤(rùn)最為豐厚的售后服務(wù)市場(chǎng)。

在研發(fā)上的大量投入是第一梯隊(duì)企業(yè)能夠基業(yè)長(zhǎng)青的重要保障。以羅羅公司為例，2012年～2018年間，公司研發(fā)投入合計(jì)76.65億美元，平均每年超過(guò)10億美元。

在金字塔結(jié)構(gòu)的第二梯隊(duì)則是法國(guó)賽峰集團(tuán)、美國(guó)霍尼韋爾公司、德國(guó)MTU公司、俄羅斯聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)及中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)公司等。這些企業(yè)的共同特點(diǎn)是，它們都擁有比較完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制與生產(chǎn)能力，具備一定的大型部件或核心零部件的制造加工能力，而且在軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)和小型民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和一些經(jīng)典產(chǎn)品。但是在大型商用發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)，這些企業(yè)暫時(shí)還不具備與第一梯隊(duì)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的能力。此外，日本三菱重工、川崎重工、石川島播磨重工和韓國(guó)三星等企業(yè)也具有較強(qiáng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工制造能力，主要為其他下游企業(yè)提供發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。其中，日本企業(yè)在一些核心零部件生產(chǎn)中的能力不容小覷。

市場(chǎng)的天平

英國(guó)《飛行國(guó)際》雜志的市場(chǎng)預(yù)測(cè)顯示，未來(lái)20年全球航空市場(chǎng)將交付42800架新的民用飛機(jī)和貨機(jī)。這意味著到2035年全球市場(chǎng)將交付至少86500臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)，在役發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量也將從現(xiàn)在的6萬(wàn)臺(tái)左右增長(zhǎng)至10萬(wàn)臺(tái)左右。在這龐大的增長(zhǎng)體量中，用于單通道飛機(jī)的中等推力發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品將是最大的獲益者。根據(jù)《飛行國(guó)際》預(yù)測(cè)，到2035年，中等推力發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)量將從28500臺(tái)躍升至61000臺(tái)，年增長(zhǎng)率達(dá)到3.9%。

無(wú)論從各方的市場(chǎng)預(yù)測(cè)還是“實(shí)打?qū)崱钡挠唵螖?shù)來(lái)看，CFM國(guó)際公司已經(jīng)穩(wěn)坐窄體客機(jī)市場(chǎng)第一的寶座。11年前，在沒(méi)有任何飛機(jī)項(xiàng)目啟動(dòng)的前提下，CFM國(guó)際公司在CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，啟動(dòng)了LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目。大約18個(gè)月后，LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)被中國(guó)商飛公司選中，成為C919大型客機(jī)的動(dòng)力裝置。一年后，LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)被空客選中，成為A320neo的可選發(fā)動(dòng)機(jī)。2011年，又成為737MAX系列飛機(jī)的唯一動(dòng)力裝置。在三大型號(hào)的支持下，LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的訂單如雪片般飄來(lái)。

統(tǒng)計(jì)顯示，近3年隨著新一代窄體客機(jī)的陸續(xù)交付，LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)占有率逐年走高：2016年其市場(chǎng)占有率為41.93%，2017年增至43.12%，2018年達(dá)到了44.01%。在今年的巴黎航展上，LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)頭甚至蓋過(guò)了空客這樣的主制造商。航展期間，CFM國(guó)際公司斬獲了價(jià)值400億美元的LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)訂單。因此，目前對(duì)于CFM國(guó)際公司來(lái)說(shuō)，如何加快交付速度是它們的首要問(wèn)題。

因此，近年來(lái)CFM國(guó)際公司在不斷對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行重建和擴(kuò)充。在雙源策略的指導(dǎo)下，公司不斷加快從CFM56到LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)渡。2018年，LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)量首次超越CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)。面對(duì)5位數(shù)的儲(chǔ)備訂單，CFM國(guó)際公司未來(lái)還將繼續(xù)提升產(chǎn)能，預(yù)計(jì)到2020年，現(xiàn)有的LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)能將實(shí)現(xiàn)翻番。而根據(jù)《飛行國(guó)際》預(yù)測(cè)，未來(lái)20年，CFM國(guó)際公司的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)保有量將達(dá)到43000臺(tái)，因此產(chǎn)能還將繼續(xù)提高。

對(duì)于窄體客機(jī)市場(chǎng)另一個(gè)重要角色普惠公司來(lái)說(shuō)，盡管GTF發(fā)動(dòng)機(jī)的推出實(shí)現(xiàn)了窄體客機(jī)市場(chǎng)的大逆轉(zhuǎn)。但由于齒輪傳動(dòng)技術(shù)在運(yùn)營(yíng)初期仍有一些小問(wèn)題，因此其市場(chǎng)占有率相比LEAP系列發(fā)動(dòng)機(jī)仍有不小的差距。根據(jù)《飛行國(guó)際》的統(tǒng)計(jì)，從2016年到2018年的三年間，普惠GTF發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)占有率有所下滑，從3919臺(tái)下降至3466臺(tái)，占有率從2016年的8.06%降至2018年的6.65%。

但是在產(chǎn)能提升方面，普惠已經(jīng)有了明顯突破。曾經(jīng)，鈦鋁合金風(fēng)扇葉片的生產(chǎn)提速一直是困擾普惠的難題，如今這個(gè)問(wèn)題隨著新的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片生產(chǎn)廠的建立喝石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社的加入已經(jīng)得到了解決，GTF發(fā)動(dòng)機(jī)鈦鋁合金風(fēng)扇葉片的生產(chǎn)速度已有明顯提升。預(yù)計(jì)在2020年之前，GTF的交付量將達(dá)到第一個(gè)高峰，年交付量將達(dá)到 1200～1500臺(tái)。

寬體客機(jī)市場(chǎng)，GE和羅羅這對(duì)老對(duì)手依舊難分伯仲，兩家企業(yè)幾乎壟斷了寬體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)。或許是由于市場(chǎng)占有率的焦灼不下，雙方都在研發(fā)新產(chǎn)品上投入了大量的精力。

GE目前正在研制的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅是公司迄今為止研制的最大的一款商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)也是航空史最大的一款商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。這款產(chǎn)品擁有全球最大的復(fù)合材料前風(fēng)扇機(jī)匣，直徑高達(dá)134英寸，最大推力達(dá)到10萬(wàn)磅。GE9X采用了第4代碳纖維復(fù)合材料風(fēng)扇葉片技術(shù)，實(shí)現(xiàn)16片高效風(fēng)扇葉片。新一代的11級(jí)高壓壓氣機(jī)幫助GE9X達(dá)到了27：1的壓縮比。

與上一代GE90-115B發(fā)動(dòng)機(jī)相比，GE9X燃油效率將提高10%。目前，GE已經(jīng)與8家客戶簽訂了超過(guò)700臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)訂單，其中包括最近的一筆訂單來(lái)自英國(guó)航空，訂單價(jià)值超過(guò)60億美元。

從2018年3月開始，GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)已陸續(xù)被安裝在GE 747飛行試驗(yàn)臺(tái)上完成了一系列的測(cè)試飛行，驗(yàn)證其在各種海拔高度和飛行條件下的性能表現(xiàn)。根據(jù)計(jì)劃，GE9X將在今年完成適航取證工作，2020年左右投入市場(chǎng)。

羅羅方面，遄達(dá)1000TEN、遄達(dá)XWB-97和遄達(dá)7000三款大推力發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)在越來(lái)越多的新一代寬體客機(jī)上得以應(yīng)用。因此羅羅也有了更多精力投入下一代產(chǎn)品的研發(fā)。

目前，羅羅已經(jīng)完成了對(duì)Advance3驗(yàn)證機(jī)的全功率試車，這標(biāo)志著羅羅UltranFan發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)又邁出了重要的一步。同時(shí)在UltranFan發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪箱功能測(cè)試中，新的動(dòng)力齒輪箱功率達(dá)到7萬(wàn)馬力，創(chuàng)下業(yè)界新紀(jì)錄。根據(jù)規(guī)劃，包括Advance核心機(jī)和高功率齒輪箱等在內(nèi)的一系列先進(jìn)技術(shù)將使UltranFan發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率較第一代遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)提高25%。

新手的表現(xiàn)

作為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的最高標(biāo)準(zhǔn)，目前擁有航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)能力的國(guó)家屈指可數(shù)。但如今，中國(guó)和俄羅斯這兩個(gè)世界大國(guó)正在努力躋身這個(gè)“高級(jí)俱樂(lè)部”。

我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)從仿制起步，但一直以來(lái)在民用航空動(dòng)力市場(chǎng)一直未能形成核心競(jìng)爭(zhēng)力。盡管在小型發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域與法國(guó)等西方先進(jìn)國(guó)家進(jìn)行過(guò)一些國(guó)際合作和轉(zhuǎn)包生產(chǎn)項(xiàng)目，但是在大型商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)上卻沒(méi)有太多的積累。

直到2016年，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)在北京掛牌成立，此舉被業(yè)界看作徹底改變了長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)模式。未來(lái)，我國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展將擺脫對(duì)飛機(jī)型號(hào)的依賴，發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目正式脫離飛機(jī)的母體，開始尋求獨(dú)立發(fā)展。

就在中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)成立后不久，國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)編制出臺(tái)了《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖，其中對(duì)國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展制定了詳細(xì)的時(shí)間表。

該報(bào)告提出，未來(lái)10年，國(guó)內(nèi)干線客機(jī)對(duì)于大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的需求將超過(guò)6000臺(tái)，總價(jià)值超過(guò)500億美元，而低空空域的開放也將進(jìn)一步刺激通用飛機(jī)對(duì)渦軸、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。

根據(jù)規(guī)劃，2020年CJ-1000A發(fā)動(dòng)機(jī)將完成型號(hào)研制，2025年投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。此外，1000kgf級(jí)渦扇、1000kW級(jí)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)完成論證和型號(hào)研制，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。最終目標(biāo)是力爭(zhēng)在2025年前后，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入世界第一梯隊(duì)。

目前，規(guī)劃所涉及的項(xiàng)目中，中法合作的渦軸16發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)獲得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。而未來(lái)裝配C919大型客機(jī)的中國(guó)心——CJ-1000AX驗(yàn)證機(jī)也已經(jīng)在上海完成整機(jī)試制、裝配和發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)，核心機(jī)最高轉(zhuǎn)速達(dá)到6600rpm。但也有不少業(yè)內(nèi)專家指出，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制是一項(xiàng)大型復(fù)雜的系統(tǒng)工程。一般情況下，研制一款全新的發(fā)動(dòng)機(jī)需要15～20年。此外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)不只是設(shè)計(jì)出來(lái)的，也是試驗(yàn)和試飛出來(lái)的，適航取證工作的難度絕不亞于飛機(jī)的取證。我國(guó)不僅在這方面經(jīng)驗(yàn)十分有限，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證的設(shè)施和工具也亟需補(bǔ)充和完善。

鑒于我國(guó)是第一次自主研制具有國(guó)際先進(jìn)水平的大型商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，在項(xiàng)目管理、基礎(chǔ)技術(shù)積累以及試驗(yàn)驗(yàn)證等方面都嚴(yán)重缺乏經(jīng)驗(yàn)，因此在研制過(guò)程中必然會(huì)遭遇很多困難和挑戰(zhàn)。尤其值得一提的是，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)施和試驗(yàn)技術(shù)能力還無(wú)法滿足大型商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需求，這已經(jīng)成為制約我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。如何通過(guò)引進(jìn)國(guó)際一流資源，建設(shè)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證體系將是未來(lái)我國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)能否健康發(fā)展的關(guān)鍵。

由于具備雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，俄羅斯在大型商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)上步伐更快。目前，其裝配國(guó)產(chǎn)MC-21飛機(jī)的PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)投入市場(chǎng)。這款產(chǎn)品對(duì)于俄羅斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)具有十分特殊的意義。它意味著在停滯了20多年后，俄羅斯民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)再次步入正軌，同時(shí)也讓俄羅斯國(guó)內(nèi)對(duì)歷經(jīng)10年重組后的航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)重燃信心。目前，俄羅斯還在加緊研制更大推力、可用于寬體客機(jī)的PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)。PD-35的研制思路是在PD-14的基礎(chǔ)上，通過(guò)放大和加級(jí)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)推力增長(zhǎng)。這也是目前世界上主流的研制方法，有助于縮短研制周期，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，減少研發(fā)成本。有關(guān)方面預(yù)計(jì)，PD-35的研制將耗時(shí)10年左右，研發(fā)投入高達(dá)28億美元。

但是對(duì)于俄羅斯來(lái)說(shuō)，或許研制本身并不是最大的挑戰(zhàn)，其商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要面臨的最大挑戰(zhàn)是適航認(rèn)證和市場(chǎng)認(rèn)可。盡管近10年來(lái)，無(wú)論是在飛機(jī)項(xiàng)目還是發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目，俄羅斯都在積極融入西方適航認(rèn)證體系，PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)不僅申請(qǐng)了俄羅斯本國(guó)的適航證，還同時(shí)向EASA和FAA提交了適航審查申請(qǐng)。但眾所周知，適航審查既是航空產(chǎn)品安全的保證，同時(shí)也是一道無(wú)形的技術(shù)壁壘。因此從這個(gè)角度來(lái)看，對(duì)于任何想要躋身這一領(lǐng)域的國(guó)家來(lái)說(shuō)都不會(huì)是一帆風(fēng)順的。